(57)【要約】【課題】複数の表示セルを積層した構造を有する表示装置において、色バランスを改善すること。【解決手段】一対の透明電極１，２間に第１の波長の光を反射する液晶を封入した第１の表示セルと、一対の透明電極３，４間に第２の波長の光を反射する液晶を封入した第２の表示セルと、一対の透明電極５，６間に第３の波長の光を反射する液晶を封入した第３の表示セルと、を上から順に積層した構造の表示装置において、第１の表示セル及び第２の表示セルの透明電極１〜４の光透過率の中心波長を、第３の波長寄りに設定する。これにより、透明電極１〜４による第３の波長の光の損失が減少し、第３の表示セルの反射光強度が向上して色バランスが改善する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に対向して配置された一対の透明電極と該透明電極間に封入された液晶とにより形成され、表面側から入射した光のうち第１の波長の光を反射する第１の表示セルと、
相互に対向して配置された一対の透明電極と該透明電極間に封入された液晶とにより形成され、前記第１の表示セルを透過した光のうち第２の波長の光を反射する第２の表示セルと、
相互に対向して配置された一対の透明電極と該透明電極間に封入された液晶とにより形成され、前記第１及び第２の表示セルを透過した光のうち第３の波長の光を反射する第３の表示セルとを備え、
前記第１の表示セルの前記一対の透明電極は、前記第１の波長から前記第３の波長側にずれた位置に光透過率の極大値を有し、前記第２の表示セルの前記一対の透明電極は前記第２の波長から前記第３の波長側にずれた位置に光透過率の極大値を有することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記第１の波長は４５０ｎｍ〜４８５ｎｍの範囲であり、前記第２の波長は５００ｎｍ〜５６５ｎｍの範囲であり、前記第３の波長は６００〜７４０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１の表示セルの前記一対の透明電極のうち表面側の透明電極は前記第２の波長に光透過率の極大値を有し、裏面側の透明電極は前記第２の波長から前記第３の波長までの間の任意の波長に光透過率の極大値を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第２の表示セルの前記一対の透明電極のうちの表面側の透明電極は前記第２の波長と前記第３の波長の中間の波長から前記第３の波長までの間の任意の波長に光透過率の極大値を有し、裏面側の透明電極は前記第３の波長に光透過率の極大値を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第３の表示セルの前記一対の透明電極のうちの表面側の透明電極は、前記第３の波長に光透過率の極大値を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の表示セルを積層した構造を有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今後、電力を供給しなくても表示の保持が可能で、表示内容を電気的に書き換え可能な電子ペーパーが急速に普及するものと予想されている。電子ペーパーは、電源を切断してもメモリー表示可能な超低消費電力と目に優しく疲れない表示とが要求され、紙のようにフレキシブルで薄い表示装置の実現を目指して研究が進められている。電子ペーパーの応用としては、電子ブック、電子新聞及び電子ポスター等が考えられる。
【０００３】
電子ペーパーのなかでも、光源が不要で明るいカラー画像の表示が可能であることから、コレステリック液晶方式やゲストホスト方式等の積層型の表示装置が注目されている。
【０００４】
コレステリック液晶方式の表示装置は、例えば青色、緑色及び赤色等の特定の光を反射する表示セルを複数積層した構造を有している。各表示セルは、コレステリック液晶と、そのコレステリック液晶の上下に配置された一対の透明電極とを備えている。コレステリック液晶は、透明電極に印加する電圧をコントロールすることにより、液晶分子の状態を干渉反射モード（プレーナ状態）、透過モード（フォーカルコニック状態）、又はそれらが混在する状態に変化させることができる。コレステリック液晶は、干渉反射モードでは液晶分子の螺旋ピッチに応じた波長の光を反射し、透過モードでは光を透過させる。コレステリック液晶方式の表示装置は、積層された各表示セルに含まれるコレステリック液晶分子の螺旋ピッチが異なっており、各セル毎に印加する電圧を個別に制御することで赤色、青色、及び緑色等の反射光を合成してカラー表示を行う。
【特許文献１】特開平８−１２２８０３号公報
【特許文献２】特開平１１−２２３８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような表示セルを複数積層した表示装置では、表面側（光が入射する側）の表示セルからの光の方が裏面側の表示セルからの光よりも強くなり、表示装置の色バランスが悪くなってしまう。よって、表示装置において、色バランスを改善することが要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一観点によれば、相互に対向して配置された一対の透明電極と該透明電極間に封入された液晶とにより形成され、表面側から入射した光のうち第１の波長の光を反射する第１の表示セルと、相互に対向して配置された一対の透明電極と該透明電極間に封入された液晶とにより形成され、前記第１の表示セルを透過した光のうち第２の波長の光を反射する第２の表示セルと、相互に対向して配置された一対の透明電極と該透明電極間に封入された液晶とにより形成され、前記第１及び第２の表示セルを透過した光のうち第３の波長の光を反射する第３の表示セルとを備え、前記第１の表示セルの前記一対の透明電極は、前記第１の波長から前記第３の波長側にずれた位置に光透過率の極大値を有し、前記第２の表示セルの前記一対の透明電極は前記第２の波長から前記第３の波長側にずれた位置に光透過率の極大値を有する表示装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
上記一観点では、表示セルが複数積層された反射型の表示装置において、光の入射する側（表面側）の表示セルに形成された透明電極の光透過率の極大値（ピーク）波長が裏面側の表示セルで反射される光の波長の側にずれている。このため、表面側の表示セルの透明電極は裏面側の表示セルからの反射光をより少ない損失で透過させる。したがって、裏面側の表示セルからの反射光の強度（明るさ）が相対的に高まり、表示装置の色バランスが改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【０００９】
（表示装置の構造）
図１は、実施形態に係る表示装置を示す断面図である。図２は、実施形態に係る表示装置を示す上面図である。図３は、コレステリック液晶の分光反射率特性の一例を示す図である。図４（ａ）は、波長５４０ｎｍに透過率のピークを有する透明電極の透過率特性の一例を示す図であり、図４（ｂ）は、波長６１０ｎｍに透過率のピークを有する透明電極の透過率特性の一例を示す図である。図５は、実施形態に係る表示装置の表示セルの積層構造を示す断面図である。
【００１０】
図１に示すように、表示装置１０は、青色の画像を生成する青色表示パネル１０Ｂと、緑色の画像を生成する緑色表示パネル１０Ｇと、赤色の画像を生成する赤色表示パネル１０Ｒとを、観察者側（表面側）からこの順に重ね合わせた構造を有している。赤色表示パネル１０Ｒの下面には、黒色樹脂からなる光吸収層１５が形成されている。
【００１１】
青色表示パネル１０Ｂは、上基板８及び下基板９を有している。図１及び図２に示すように、青色表示パネル１０Ｂの上基板８及び下基板９は、その縁部に沿って額縁状に形成されたシール材１７で接合されている。シール材１７の内側には上基板８と下基板９との間隔を一定に保つスペーサ１６が配置されている。
【００１２】
また、シール材１７の内側であって上基板８と下基板９との間にはコレステリック液晶１１が封入されている。青色表示パネル１０Ｂの上基板８のコレステリック液晶１１側の面には透明電極１が形成され、下基板９のコレステリック液晶１１側の面には透明電極２が形成されている。図２に示すように、透明電極１は縦方向に伸び、透明電極２は透明電極１と直交する方向（横方向）に伸び、これらの透明電極１、２が交差する部分が青色表示セル（画素）２０Ｂとなっている。
【００１３】
緑色表示パネル１０Ｇ及び赤色表示パネル１０Ｒも、青色表示パネル１０Ｂと同様に上基板８、下基板９、スペーサ１６及びシール材１７を備えている。緑色表示パネル１０Ｇの上基板８には透明電極３が形成され、下基板９には透明電極４が形成され、これらの透明電極３、４の間にコレステリック液晶１２が封入されている。また、赤色表示パネル１０Ｒの上基板８には透明電極５が形成され、下基板９には透明電極６が形成され、これらの透明電極５、６の間にコレステリック液晶１３が封入されている。
【００１４】
特に図示しないが、透明電極３及び透明電極４は表示装置１０の表面側から見て互いに直交する方向に伸び、これらの透明電極３、４が交差する部分が緑色表示セル２０Ｇとなっている。また、透明電極５及び透明電極６も表示装置１０の表面側から見て互いに直交する方向に伸び、これらの透明電極５、６が交差する部分が赤色表示セル２０Ｒとなっている。なお、表示装置１０において、一つの画素に含まれる表示セル２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒは、図５に示すように積層されている。
【００１５】
コレステリック液晶１１は、プレーナ状態のときに青色光（４５０ｎｍ〜４８５ｎｍ）を反射する。ここでは、コレステリック液晶１１が図３の曲線Ｂに示すように、ピーク波長が４７０ｎｍ、スペクトルの半値幅が９０ｎｍの分光反射率特性を有するものとする。コレステリック液晶１２は、プレーナ状態のときに緑色光（５００ｎｍ〜５６５ｎｍ）を反射する。ここでは、コレステリック液晶１２が図３の曲線Ｇに示すように、ピーク波長が５４０ｎｍ、スペクトルの半値幅が９０ｎｍの分光反射率特性を有するものとする。
【００１６】
コレステリック液晶１３は、プレーナ状態のときに赤色光（６００ｎｍ〜７４０ｎｍ）を反射する。ここでは、コレステリック液晶１３が図３の曲線Ｒに示すように、ピーク波長が６１０ｎｍ、スペクトル半値幅が９０ｎｍの分光反射率特性を有するものとする。
【００１７】
透明電極１〜６は、ＩＴＯ（インジウム酸化スズ）及びＩＺＯ（インジウム酸化亜鉛）等の透明導電体からなる。この種の材料からなる透明電極１〜６は、干渉原理により膜厚に応じて透過率特性が変化する。すなわち、透明電極の屈折率をｎ、膜厚をｄとすると、波長λの光に対して膜厚ｄが１／４×（λ／ｎ）のＮ倍（Ｎは自然数）のときに最も反射損失が小さくなり、光透過率がピークを示す。したがって、透明電極の光透過率がピークを示す波長は透明電極の膜厚を厚くすると長波長側となり、膜厚を薄くすると短波長側となる。
【００１８】
例えば、透明電極（ＩＴＯ膜）の厚さを１３００ｎｍ程度に形成すると、透明電極は図４（ａ）のような５４０ｎｍ付近にピークを有する透過率特性を示す。また、透明電極の厚さを１５００ｎｍ程度に形成すると、透明電極は図４（ｂ）のような６１０ｎｍ付近にピークを有する透過率特性を示す。
【００１９】
表示装置１０の表面側から入射した光のうち青色の光は、図５の矢印Ｂに示すように、透明電極１を透過した後、コレステリック液晶１１で反射され、再び透明電極１を透過して表面側に出る。また、緑色の入射光は矢印Ｇに示すように、透明電極１、透明電極２及び透明電極３を透過した後、コレステリック液晶１２で反射され、再び透明電極３、透明電極２及び透明電極１を透過して表面側に出る。更に、赤色の入射光は矢印Ｒに示すように、透明電極１、透明電極２、透明電極３、透明電極４及び透明電極５を往路と復路とでそれぞれ１回ずつ通過する。このように、裏面側に配置された表示セルで反射される光ほど多数の透明電極を通過するため、透明電極による光損失が大きくなる。
【００２０】
本実施形態に係る表示装置１０において、透明電極１、２はコレステリック液晶１１の反射光の中心波長よりも長波長側に光透過率のピークを有するように形成されている。また、透明電極３、４は、コレステリック液晶１２の反射光の中心波長よりも長波長側に光透過率のピークを有するように形成されている。さらに、透明電極５は、その光透過率のピークがコレステリック液晶１３の反射光の中心波長と同じとなるように形成されている。
【００２１】
これにより、表面側の表示セル２０Ｂ、２０Ｇの透明電極１〜４は裏面側の表示セル２０Ｒからの反射光をより少ない損失で透過させる。したがって、裏面側の表示セル２０Ｒからの反射光の強度（明るさ）を相対的に高めて表示装置１０の色バランスの低下を防止できる。なお、最下層に配置された透明電極６を透過した光は光吸収層１５に吸収されるため、反射されることはない。このため、透明電極６の透過率はどのようなものであってもよい。
【００２２】
以上のような表示装置１０において、各表示セル２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒでコレステリック液晶のプレーナ状態、フォーカルコニック状態及びこれらが混在した状態を個別に制御することで様々な色を表示できる。例えば、表示セル２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒ全てを干渉反射モード（プレーナ状態）とした場合には白色表示が得られる。
【００２３】
（表示装置の製造方法）
上述の表示装置１０は、以下のようにして製造される。まず、上基板８及び下基板９の上にスパッタ法によりＩＴＯ等の透明導電体を堆積させる。なお、透明電極の膜厚は、透明導電体のスパッタ時間によって制御することができる。続いて、フォトレジスト法によるパターニングを行って、透明電極１、２を形成する。
【００２４】
次に、下基板９の上に感光性樹脂を塗布してフォトレジスト（感光性樹脂）膜を形成し、このフォトレジスト膜を露光及び現像して、スペーサ１６を形成する。その後、下基板９の縁部に沿ってシール材１７を額縁状に塗布する。但し、後述の工程で基板８、９間に液晶を注入するために、液晶注入口となる部分にはシール材１７を塗布しないでおく。
【００２５】
次に、上基板８と下基板９とを透明電極１、２が形成された面を向かい合わせて、シール材１７により貼り合わせ、所定の温度で熱処理してシール材１７を硬化させる。その後、例えば真空注入法により上基板８と下基板９との間の空間に液晶注入口からコレステリック液晶１１を注入した後、液晶注入口を樹脂で封じる。以上のようにして、コレステリック液晶１１が封入された青色表示パネル１０Ｂが完成する。なお、表示パネル１０Ｇ、１０Ｒも略同様にして製造する。
【００２６】
完成した表示パネル１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒは表面側からこの順に貼り合わせ、最後に赤色表示パネル１０Ｒの裏面に光吸収層１５を張り付けて表示装置１０が完成する。
【００２７】
（比較例及び実施例）
本願発明者は、透明電極１〜５の透過率特性の様々な組み合わせについて、白色表示を行った場合の表示セル２０Ｂ、表示セル２０Ｇ及び表示セル２０Ｒからの反射光強度を計算によって求めた。尚、コレステリック液晶１１、１２、１３は図３に示すような分光反射率特性を有するものとした。また、波長５４０ｎｍに光透過率のピークを有する透明電極は図４（ａ）に示すような透過率特性を有し、波長６１０ｎｍに光透過率のピークを有する透明電極は図４（ｂ）に示すような透過率特性を有するものとした。
【００２８】
図６は、比較例１、２及び実施例１〜実施例３に係る表示装置の透明電極の透過率特性の組み合わせを示す図である。図７〜図１１は、比較例１、２及び実施例１〜実施例３に係る表示装置で白色表示を行った場合の各表示セルからの反射光強度を示す図である。なお、図７〜図１１で、符号Ｂで示す曲線は表示セル２０Ｂの反射光強度を示し、符号Ｇで示す曲線は表示セル２０Ｇの反射光強度を示し、符号Ｒで示す曲線は表示セル２０Ｒの反射光強度を示す。また、図７〜図１１において、各表示セルからの反射光強度（ピーク値）の差が小さいほど白色表示時の色バランスが良いということができる。
【００２９】
（比較例１）
比較例１は、図６に示すように、透明電極１〜５全てを図５（ａ）に示す緑色光に対応する波長（５４０ｎｍ）に透過率特性のピークを有する透明電極としたものである。波長５４０ｎｍ付近に透過率のピークを有する透明電極は、可視光帯域全域で平均した透過率（全光透過率）が最も高くなる。このため、比較例１の場合には明るい画像表示を行うことができる。
【００３０】
以上のような比較例１の表示装置について、白色表示時の各表示セルからの反射光強度を計算すると図７に示す結果が得られた。図７に示すように、比較例１では赤色を表示する表示セル２０Ｒからの反射光強度が低下し、白色表示時の色バランスが悪くなってしまう。これは、表示セル２０Ｒの反射する光（中心波長６１０ｎｍ）に対して透明電極１〜５の光透過率が低いため、他の表示セル２０Ｂ、２０Ｇよりも、表示セル２０Ｒからの反射光の光損失が大きくなるためと思われる。
【００３１】
（比較例２）
つぎに、本願発明者は比較例２に示す透明電極１〜５の組み合わせについて検討した。比較例２は、青色表示セル２０Ｂの透明電極１、２を青色光に対応する波長（４７０ｎｍ）に透過率特性のピークを有する透明電極とした。また、緑色表示セル２０Ｇの透明電極３、４を緑色光に対応する波長（５４０ｎｍ）に透過率特性のピークを有する透明電極とした。さらに、赤色表示セル２０Ｒの透明電極５、６を赤色光に対応する波長（６１０ｎｍ）に透過率特性のピークを有する透明電極とした。
【００３２】
以上のような比較例２の表示装置について、白色表示時の各表示セルからの反射光強度を計算すると、図８に示す結果が得られた。図８に示すように、比較例２の場合には、青色表示セル２０Ｂからの反射光強度が最も強くなり、赤色表示セル２０Ｒからの反射光強度が最も弱くなった。そして、比較例２では表示セル２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒの反射光強度（ピーク値）の差が比較例１よりも大きくなり、白色表示時の色バランスは比較例１よりも更に悪くなった。
【００３３】
（実施例１）
そこで、本願発明者は実施例１に示す透明電極１〜５の組み合わせについて検討した。実施例１は、表面側の表示セルの透明電極の光透過率のピーク波長を、その表示セルよりも１層裏面側の表示セルに含まれるコレステリック液晶の反射光の中心波長と同じとしたものである。すなわち、青色表示セル２０Ｂの透明電極１、２を緑色光に対応する波長（５４０ｎｍ）に透過率特性のピークを有する透明電極とした。また、緑色表示セル２０Ｇの透明電極３、４を赤色光に対応する波長（６１０ｎｍ）に透過率特性のピークを有する透明電極とした。さらに、最下層の赤色表示セル２０Ｒの透明電極５、６を赤色光に対応する波長（６１０ｎｍ）に透過率特性のピークを有する透明電極とした。
【００３４】
以上のような実施例１の表示装置について、白色表示時の各表示セルからの反射光強度を計算すると図９に示す結果が得られた。図９に示すように、実施例１の場合には、表示セル２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒからの反射光強度（ピーク値）の差は比較例１及び比較例２に比べて小さくなり白色表示時の色バランスが良くなることが分かる。
【００３５】
（実施例２）
ところで、図９の結果では赤色表示セル２０Ｒからの反射光（赤色光）の強度が他の表示セル２０Ｂ、２０Ｇの反射光強度よりも若干弱い。そこで、本願発明者は、赤色表示セル２０Ｒからの反射光強度をさらに強めるべく、実施例２に示す透明電極１〜５の組み合わせについて検討した。実施例２では、最表面の透明電極１を緑色光に対応する波長（５４０ｎｍ）に透過率特性のピークを有する透明電極とし、それ以外の透明電極２〜５は赤色光に対応する波長（６１０ｎｍ）に透過率特性のピークを有する透明電極とした。
【００３６】
以上のような実施例２の表示装置について、白色表示時の各表示セルからの反射光強度を計算すると図１０に示す結果が得られた。図１０に示すように、実施例２でも、表示セル２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒからの反射光強度（ピーク値）の差は、比較例１及び比較例２の場合よりも小さく、白色表示時の色バランスが良くなった。
【００３７】
（実施例３）
図１０の結果では、緑色表示セル２０Ｇからの反射光（緑色光）の強度が他の表示セル２０Ｂ、２０Ｒからの反射光強度（ピーク値）よりも若干弱い。そこで、本願発明者は表示セル２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒからの反射光強度のバランスの更なる改善を図るべく、実施例３に示す透明電極１〜５の組み合わせについて検討した。実施例３は、青色表示セル２０Ｂの透明電極１を緑色光に対応する波長（５４０ｎｍ）に透過率特性のピークを有する透明電極とした。また、青色表示セル２０Ｂの透明電極２及び緑色表示セル２０Ｇの透明電極３を、緑色光に対応する波長（５４０ｎｍ）と赤色光に対応する波長（６１０ｎｍ）とのほぼ中間の波長（５８５ｎｍ）に透過率特性のピークを有する透明電極とした。さらに、緑色表示セル２０Ｇの透明電極４及び赤色表示セル２０Ｒの透明電極５を、赤色光に対応する波長（６１０ｎｍ）に透過率特性のピークを有する透明電極とした。
【００３８】
以上のような実施例３の表示装置について、白色表示の各表示セルからの反射光強度を計算すると図１１に示す結果が得られた。図１１に示すように、実施例３の場合には、表示セル２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒからの反射光強度（ピーク値）の差が、実施例１及び実施例２の場合よりもさらに小さくなり、白色表示時の色バランスが最も良くなった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【図２】図２は、実施形態に係る表示装置を示す上面図である。
【図３】図３は、コレステリック液晶の分光反射率特性の一例を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、波長５４０ｎｍに光透過率のピークを有する透明電極の透過率特性の一例を示す図であり、図４（ｂ）は、波長６１０ｎｍに光透過率のピークを有する透明電極の透過率特性の一例を示す図である。
【図５】図５は、実施形態に係る表示装置の表示セルの積層構造を示す断面図である。
【図６】図６は、比較例及び実施例に係る表示装置の透明電極の透過率特性の組み合わせを示す図である。
【図７】図７は、比較例１において、白色表示を行った場合の各表示セルの反射光強度を示す図である。
【図８】図８は、比較例２において、白色表示を行った場合の各表示セルの反射光強度を示す図である。
【図９】図９は、実施例１において、白色表示を行った場合の各表示セルの反射光強度を示す図である。
【図１０】図１０は、実施例２において、白色表示を行った場合の各表示セルの反射光強度を示す図である。
【図１１】図１１は、実施例３において、白色表示を行った場合の各表示セルの反射光強度を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１、２、３、４、５、６…透明電極、８…上基板、９…下基板、１０…表示装置、１０Ｂ…青色表示パネル、１０Ｇ…緑色表示パネル、１０Ｒ…赤色表示パネル、１１、１２、１３…コレステリック液晶、１５…光吸収層、１６…スペーサ、１７…シール材、２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒ…表示セル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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